Прогнозирование и оценка обстановки при химических авариях

Под химически опасным объектом понимается объект, на котором хранят, перерабатывают, используют или транспортируют опасные химические вещества, при аварии на котором или при разрушении, которого может произойти гибель или химическое заражение людей, сельскохозяйственных животных и растений, а также химическое заражение окружающей природной среды.

Все эти объекты классифицируются по степени химической опасности. В основу этой классификации положена степень опасности объекта для населения и территорий (табл. 5.32)

Таблица 5.32

Классификация объектов по химической опасности

Степень химической опасности объекта	Количество человек, попадающих в зону химического заражения при аварии, тыс. человек
1	Более 75
II	От 40 до 75
III	Менее 40
IV*	Оценке не подлежит

Примечание.* - зона возможного заражения аварийно химически опасным веществом.

Опасность заражения аварийно химически опасным веществом (АХОВ) приземного слоя атмосферы, зданий и сооружений, местности, открытых водоисточников, а в отдельных случаях и грунтовых вод при химических авариях определяется физико-химическими свойствами АХОВ их способностью переходить из жидкого состояния в парообразное.

В результате возникновения аварий на различных производственных объектах с жидкими (газообразными) АХОВ или пожаров с твердыми химическими веществами с образованием аэрозолей АХОВ в районах, прилегающих к очагу поражения, может создаться сложная химическая обстановка на значительных площадях с образованием обширных зон химического заражения.

Под зоной химического заражения понимается территория или акватория, в пределах которой распространены или куда привнесены опасные химические вещества в концентрациях или количествах, создающих опасность для жизни и здоровья людей, для сельскохозяйственных животных и растений в течение определенного времени. Она включает территорию непосредственного разлива АХОВ (горения веществ, образующих АХОВ) и территорию, над которой распространилось облако зараженного воздуха с поражающими концентрациями.

Величина зоны химического заражения зависит от физико-химических свойств, токсичности, количества разлившегося (выброшенного в атмосферу) АХОВ, метеорологических условий и характера местности.

Размеры зоны химического заражения характеризуются глубиной и шириной распространения облака зараженного воздуха с поражающими концентрациями и площадью разлива (горения) АХОВ. Внутри зоны могут быть районы со смертельными концентрациями.

Основной характеристикой зоны химического заражения является глубина распространения облака зараженного воздуха. Она может колебаться от нескольких десятков метров до десятков километров.

Глубина зоны химического заражения для АХОВ определяется глубиной распространения первичного и вторичного облаков зараженного воздуха и в значительной степени зависит от метеорологических условий, рельефа местности и плотности застройки объектов.

Существенное влияние на глубину зоны химического заражения оказывает степень вертикальной устойчивости приземного слоя воздуха.

Обычно рассматриваются для таких задач прогнозирования три основных типа устойчивости атмосферы:

неустойчивая (конвекция), когда нижний слой воздуха нагрет сильнее верхнего. Характерна для солнечной летней погоды;

безразличная (изотермия), когда температура воздуха на высотах до 30 м от поверхности земли почти одинакова. Характерная для переменной облачности в течение дня, облачного дня и облачной ночи, а также дождливой погоды;

устойчивая (инверсия), когда нижние слои воздуха холоднее верхних. Характерна для ясной ночи, морозного зимнего дня, а также для утренних и вечерних часов.

В большинстве случаев при расчетах можно принимать, что степень вертикальной устойчивости атмосферы сохраняется неизменной:

утром и вечером - не более 3 ч;

днем и ночью, весной и осенью, днем зимой и ночью летом - не более 6 ч;

днем летом и ночью зимой - не более 9 ч.

Инверсия способствует распространению облака зараженного воздуха на более значительные расстояния от места разлива (горения) АХОВ, чем изотермия и конвекция. Наименьшая глубина распространения АХОВ наблюдается при конвекции.

Существенное влияние на глубину зоны химического заражения оказывает площадь разлива АХОВ. Она может колебаться в широких пределах - от нескольких сотен до нескольких тысяч квадратных метров. Наличие земляной обваловки, поддона, железобетонной ограждающей стенки ограничивает площадь разлива АХОВ и способствует сокращению глубины распространения зараженной атмосферы.

В зависимости от глубины распространения облака АХОВ в зоне заражения может быть один или несколько очагов химического поражения. Очагом химического поражения принято называть территорию с находящимися на ней объектами, в пределах которой в результате воздействия АХОВ произошли массовые поражения людей, сельскохозяйственных животных и растений. Такими объектами могут быть административные, промышленные, сельскохозяйственные предприятия и учреждения, жилые кварталы населенных пунктов, городов и другие объекты.

Потери рабочих, служащих и населения в очагах химического поражения зависят от токсичности, величины концентрации АХОВ и времени пребывания людей в очаге поражения, степени их защищенности и своевременности использования индивидуальных средств защиты (противогазов). Характер поражения людей, находящихся в зоне химического поражения, может быть различным. Он определяется главным образом токсичностью АХОВ и полученной токсодозой.

При заблаговременном прогнозировании обстановки при химических авариях с целью определения размеров зоны защитных мероприятий применяются следующие допущения:

емкости, содержащие опасные химические вещества (ОХВ), разрушаются полностью;

толщина слоя ОХВ, разлившегося свободно по подстилающей поверхности, принимается равной 0,05 м по всей площади разлива или 0,5 м - в случае разрушения изотермического хранилища аммиака;

при проливе ОХВ из емкостей, имеющих самостоятельный поддон (обваловку) высотой Н (м), толщина слоя жидкости принимается равной h = Н - 0,2 (м);

при аварии на газо- и продуктопроводах величина выброса ОХВ принимается равной его максимальному количеству, содержащемуся в трубопроводе между автоматическими отсекателями;

предельное время пребывания людей в зоне заражения принимается равным времени испарения ОХВ, но не более 4 ч. Исходными данными для прогнозирования являются: общее количество ОХВ на опасном химическом объекте (ОХО) и данные по его размещению в емкостях и технологических трубопроводах;

количество ОХВ, выброшенных в атмосферу, и характер их разлива (в поддон, в обваловку или на грунт); токсические свойства ОХВ;

метеорологические условия (температура воздуха, скорость ветра на высоте 10 м, состояние приземного слоя воздуха); при заблаговременном прогнозе принимают, что температура воздуха равна 20°С, скорость ветра - 1 м/с, а состояние атмосферы - инверсия.

Расчет параметров зоны заражения при химической аварии

Внешние границы зоны заражения ОХВ рассчитывают по ингаляционной пороговой токсодозе D_пор, мг · мин/л.

В зависимости от скорости приземного ветра, обусловливающей флуктуации его направления, зоны возможного заражения наносятся на карты в виде круга или сектора с угловыми размерами, указанными в таблице 5.33.

Таблица 5.33

Угловые размеры зоны возможного заражения ОХВ

Скорость ветра, м/с	не более 0,5	более 0,5 - не более 1,0	более 1 - не более 2,0	более 2,0
Угловые размеры, град	360	180	90	45

Площадь зоны фактического заражения ОХВ (S_ф, км²), находящейся внутри зоны возможного заражения, определяется по формуле

S_ф= k₈ Г² τ^0,2

где Г - глубина зоны заражения, км; τ - время с момента аварии; k₈ - коэффициент, учитывающий влияние степени вертикальной устойчивости воздуха на ширину зоны заражения: для инверсии он равен 0,081, изотермии - 0,133 и конвекции - 0,235.

Прогнозирование количества пострадавших среди персонала и населения, оказавшегося в зоне фактического заражения

Основными исходными данными для расчета являются:

- наличие факторов поражения (первичное и вторичное облака либо только первичное, либо только вторичное облако);

- средняя плотность населения в зоне заражения исходя из допущения, что население распределено по территории равномерно;

- доля населения, которую планируется защитить тем или иным способом (укрытие в жилых и производственных помещениях, транспорте, убежищах и других защитных сооружениях; использование индивидуальных средств защиты и проведение эвакуации);

- степень защищенности населения при использовании определенного способа защиты.

В случае образования первичного и вторичного облаков заражения сначала рассчитывают количество пораженных от первичного облака (N_nop,1). Расчет количества человек, пораженных ОХВ вторичного облака, производится путем вычитания числа пораженных от первичного облака из общего количества населения в зоне заражения.

Для оценки распределения людей по степеням поражения приближенно можно принять, что структура пораженного населения соответствует данным табл. 5.34.

Таблица 5.34

Структура населения, пораженного ОХВ

Характер поражения	Смертельный	Тяжелой и средней степени	Легкой степени	Пороговые
Показатель	10%	15%	20%	55%

Для оценки глубины зон с разной степенью поражения можно принять, что

глубина зоны, где могут наблюдаться смертельные поражения, составляет Г_см = 0,3 Г,

глубина зоны, где могут быть поражения не ниже средней степени тяжести, составляет Г_{г и ср} =0,5 Г,

глубина зоны, где могут быть поражения не ниже легкой степени, составляет Г_лег = 0,7 Г.